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Reaktion von Schwefelsäure mit Salzen leichter flüchtiger Säuren

von Niklas Heier

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Ziel des Versuchs Bei dem Versuch wird gezeigt, wie durch die Zugabe von Natriumchlorid zu konzentrierter Schwefelsäure Chlorwasserstoff entsteht. Da Schwefelsäure eine stärkere Säure ist als Salzsäure, gibt es ein Proton ab und es entsteht das Chlorwasserstoff-Gas.

Vorbemerkung

Schwefelsäure ist eine starke Säure. In diesem Experiment wird gezeigt, dass die Schwefelsäure ihre Protonen an das Chlorid-Ion abgibt, wodurch Chlorwasserstoff entsteht. Als Vorwissen sollte das Säure-Base-Konzept nach Brönstedt vorausgesetzt werden. An dieser Stelle bietet sich die Möglichkeit, dieses Konzept noch weiter zu vertiefen und eine Hierarchie der Säuren aufzustellen und somit zum p-Wert überzuleiten.

Materialien

Reagenzglas, Glasstab, Indikatorpapier, Pinzette, Uhrglas

Chemikalien

Konzentrierte Schwefelsäure, Natriumchlorid, Silbernitrat-Lösung

Gefahrstoffe

Gefahrstoff H-Sätze P-Sätze GHS-Piktogramme
Schwefelsäure konz. H314 – GHS05
Natriumchlorid – – –
Silbernitratlösung 0,1 M H315, H319, H410 P273, P305+P351+P338, P501 GHS07 GHS09
Chlorwasserstoff H331, H314 – GHS04 GHS06 GHS05

Durchführung

In ein Reagenzglas wird 1 mL konz. Schwefelsäure gegeben. Ein Stück Indikatorpapier wird angefeuchtet und bereitgehalten. Auf das Uhrglas werden einige Tropfen Silbernitrat-Lösung gegeben. Nun wird zu der Schwefelsäure portionsweise 0,3 g Natriumchlorid gegeben. Mit der Pinzette wird das Indikatorpapier an die Öffnung des Reagenzglases gehalten. Ein Tropfen Silbernitrat-Lösung wird mit Hilfe des Glasstabes ebenfalls an die Öffnung gehalten.

Beobachtung

Gasentwicklung ist zu beobachten. Der Indikatorstreifen färbt sich rot. In dem Tropfen Silbernitratlösung ist ein weißer Niederschlag zu beobachten.

Abbildungen

  • Abb. 1: oben: roter Indikatorstreifen unten: Farbloser Niederschlag in der Silbernitrat-Lösung

Deutung

Schwefelsäure ist eine starke Säure. Sie gibt freiwillig ihre Protonen ab, wodurch bei der Zugabe von Natriumchlorid Chlorwasserstoff entsteht:

H2SO4(aq) + 2Cl-(aq) → HCl(g) ↑ + SO42-(aq)

Wäre Salzsäure die stärkere Säure, würde die Reaktion genau umgekehrt ablaufen. Das entstandene Chlorwasserstoff-Gas löst sich im Wasser des Indikatorpapiers und es entsteht Salzsäure, die H3O+-Ionen-Konzentration steigt. Deshalb färbt sich der Indikatorstreifen rot, der pH-Wert sinkt:

HCl(g) + H2O(l)→ H3O+(aq) + Cl-(aq)

Mit der Silbernitratlösung können die Chlorid-Ionen nachgewiesen werden:

Cl-(aq) + Ag+(aq) → AgCl(s)↓

Entsorgung

Die Silbernitratlösung wird in den Schwermetallbehälter gegeben. Das Chlorwasserstoffgas im Abzug abgesaut und die restliche Schwefelsäure neutralisiert und in den Abguss gegeben.

Anmerkungen & Unterrichtsanschlüsse

Dieses Experiment ist aufgrund der benutzten Gefahrenstoffe als Lehrerexperiment durchzu- führen. Es sollte außerdem unter einem Abzug gearbeitet werden, da Chlorwasserstoff ent- steht, was auch ein Gefahrenstoff ist. Das Experiment kann als Problem- oder Erarbeitungs- experiment eingesetzt werden. Da es realtiv schwierig ist den kleinen Tropfen Silbernitrat- Lösung am Glasstab zu beobachten, könnte das Gas auch mit Hilfe einer Glasdüse auf einen größeren Tropfen der Lösung geleitet werden.

Literatur

W. Glöckner et al., Handbuch der experimentellen Chemie Sekundarbereich II – Band 1: Wasserstoff, Stickstoff- und Sauerstoffgruppe, Aulis, 2002, 295 & 296.
U. Helmich, http://www.u-helmich.de/che/Q1/01-sb/0101/index.html, 5.08.2013, 22:14 Uhr.